به گزارش سرویس ترجمه خبرگزاری ایمنا، تغییر در استفاده از منابع انرژی نیازمند ابزارهای نوآورانه برای ذخیره است. برای قرن‌ها، ساختمان‌ها ثابت کرده‌اند که می‌توانند از ساختارهای عملکردی فراتر بروند و به مخازن بالقوه انرژی تبدیل شوند. فناوری لیتیوم یون یکی از حاکمان بلامنازع ذخیره انرژی بود که استفاده گسترده از آن در تلفن‌های همراه و خودروهای هیبریدی گواهی بر قابلیت آن است. با این حال، در حال حاضر به دلیل آسیب‌های زیست‌محیطی و سیاست‌های ژئوپلیتیکی استفاده از آن‌ها با انتقاداتی مواجه است.

صنعت ساخت‌وساز توانسته است راه‌حلی برای مشکل قرن بیست‌ویکمی ذخیره انرژی ارائه دهد؛ آجر و سیمان به رقبای این باتری‌ها تبدیل شده‌اند و راه‌های جدیدی برای ذخیره انرژی ارائه می‌دهند. مواد معدنی به کار رفته در صنعت ساخت‌وساز در حال حاضر اجزای کلیدی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی حرارتی (TES) هستند که می‌توانند در ساختمان‌ها به‌گونه‌ای نصب شوند که آن‌ها را به باتری‌های حرارتی تبدیل کند. تلفیقی از معماری و فناوری پیش‌بینی راه‌حلی مقیاس پذیر است که کشورها را به سمت اقتصاد انرژی پاک‌تر هدایت می‌کند.

ساختمان‌های سر به‌فلک‌کشیده به عنوان پاسخی قابل‌قبول به نگرانی‌های ذخیره انرژی در دنیای مدرن عمل می‌کنند. برای مثال، محققان انرژی پتانسیل موجود در آسانسورها را مطالعه و آزمایش کرده‌اند و به این نتیجه رسیده‌اند که آسانسورها در ساختمان‌های مرتفع منبع ذخیره انرژی گرانشی محسوب می‌شوند که یک جایگزین مقرون‌به‌صرفه برای بهینه‌سازی برق در آینده شهری فراهم می‌کند.

ذخیره‌سازی انرژی مسکونی

به غیر از ساختمان‌های بلندمرتبه‌ها، تعداد فزاینده‌ای از خانه‌های تک‌خانوار و چند خانوار از سیستم‌های باتری اختصاصی و «سیستم‌های خودرو به شبکه» استفاده می‌کنند که اجازه می‌دهد خودروهای برقی قابل شارژ که در پارکینگ منازل قرار دارند با ارتباط با شبکه برق شهری به صورت شارژ و دشارژ، به نوعی تبادل انرژی داشته باشند.

این فناوری‌های ذخیره‌سازی اجازه می‌دهند تا انرژی پاک توسط خانه‌ها استفاده شود یا با شبکه شهری به اشتراک گذاشته یا فروخته شود. ایالات متحده افزایش بیش از ۲۰۰ درصدی نصب چنین سیستم‌هایی را بین سال‌های ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۸ تجربه کرد و پیش‌بینی می‌شود تقاضای آن به‌طور پیوسته افزایش پیدا کند.

سیمان برقی

پژوهشگران MIT خواص سیمان، آب و کربن سیاه را با هم ترکیب کرده‌اند تا ترکیبی به نام سیمان برق‌دار ایجاد کنند. نانوکامپوزیت به سیمان اجازه می‌دهد تا به عنوان یک ابرخازن استفاده شود و بتواند انرژی الکتریکی را با سرعت‌های بی‌سابقه‌ای ذخیره و آزاد کند. خاصیت منحصربه‌فرد سیمان برق‌دار در توانایی آن در ایجاد فرم‌های پیچکی است که به عنوان سیم برای افزایش رسانایی ماده عمل می‌کنند. این مواد در پایه‌های ساختمان و جاده‌ها برای ایجاد سیستم‌های انرژی در سطح شهر، ارائه انرژی پایدار به خانه‌ها و وسایل نقلیه الکتریکی در نظر گرفته شده است.

آجر، سنگ و ماسه به عنوان منابع پاک انرژی

پژوهشگران حوزه صنعت و انرژی باتری‌های حرارتی ساخته شده از آجر ساخته‌اند که به‌طور هوشمند دارای عناصر گرمایش الکتریکی هستند. آجرها انرژی را با تبدیل برق تجدیدپذیر به انرژی حرارتی ذخیره می‌کنند که به نوبه خود می‌تواند برای تأمین گرمای بهینه برای فرآیندهای مختلف صنعتی استفاده شود. در تلاش‌های تولید انرژی، محققان از سنگ خرد شده به عنوان فناوری ذخیره انرژی گرمایی (TES) برای تبدیل سنگ‌های آتشفشانی به منبع ثابت انرژی برای کاربردهای صنعتی استفاده می‌کند. یک سازمان فنلاندی اولین باتری شنی تجاری جهان را به عنوان بخشی از یک شبکه گرمایش شهری تولید کرده است. این سیستم‌های TES از موادی استفاده می‌کنند که به‌آسانی در ساخت‌وساز در دسترس هستند، در نتیجه راه‌حلی قابل دوام و مقیاس‌پذیر برای ذخیره و استفاده انرژی ارائه می‌کنند.

ادغام راه‌حل‌های ذخیره انرژی در ساختمان‌ها چشم‌اندازی برای آینده تعامل انرژی ساختمان‌ها با شبکه برق محلی است و مزایای بالقوه این جایگزین‌ها نیازمند توجه است. اگر فضاهای ساختمان به‌طور هم‌زمان به عنوان باتری گرمایی عمل کنند، کنترل آب و هوا می‌تواند به طور یکپارچه با ذخیره انرژی برای گرمایش و برق ترکیب شود. توزیع انرژی تجدیدپذیر و باتری‌های حرارتی بین ساختمان‌ها می‌تواند به‌طور قابل‌توجهی تقاضا برای تأسیسات متمرکز را کاهش دهد و راه را برای زیرساخت انرژی غیرمتمرکز و انعطاف‌پذیر هموار کند.

تلاش برای تشویق کاربران نهایی، اعم از مسکونی و تجاری، برای به اشتراک گذاشتن منابع ذخیره‌سازی توزیع‌شده خود با شبکه مرکزی بسیار مهم است. استفاده هماهنگ از چنین منابعی نیاز به سرمایه‌گذاری گسترده در سیستم‌های ذخیره‌سازی متمرکز را کاهش می‌دهد. سیاست‌گذاران و تنظیم‌کننده‌های سیستم انرژی نقش اساسی در اتخاذ استراتژی‌هایی دارند که ادغام این راه‌حل‌های نوآورانه را در چشم‌انداز انرژی گسترده‌تر تشویق می‌کنند.

چالش‌های ناشی از هزینه بالای تأسیسات ذخیره انرژی و نگرانی در مورد زنجیره تأمین باتری بزرگ به نظر می‌رسد. با این حال، وعده تعامل عناصر ساختمانی با شبکه‌های برق و راه‌حل‌های نوآورانه ذخیره‌سازی انرژی، چشم‌انداز قانع‌کننده‌ای را ارائه می‌دهد. ساختمان‌ها صرفاً سازه‌ها نیستند، بلکه نیروگاه‌های بالقوه‌ای هستند که می‌توانند چشم‌انداز ذخیره انرژی را تغییر دهند.